题目来源:AIsing Programming Contest 2020 F – Two Snuke
已知:s2>s1,n2>n1,u2>u1,k2>k1,e2>e1 且均为非负整数,计算:
∑s1+s2+n1+n2+u1+u2+k1+k2+e1+e2≤N(s2−s1)(n2−n1)(u2−u1)(k2–k1)(e2–e1)N≤109 。
构造多项式 f=∑s2>s1≥0(s2−s1) ,那么本题的答案显然就是 ∑Ni=0[xi]f5 。但是这个式子无法在 N=109 的数据范围下求解,因此我们还需要进行一些变形。
首先我们发现,多项式 f 的各项系数计算是一个 O(N2) 的式子,最好能够将其转化为封闭形式的生成函数。打个表不难发现闭式为 x(1−x)3(1+x) 。
因此本题答案就是:
N∑i=0[xi]x5(1−x)15(1+x)5
由于我们需要求 x0,x1,x2,…,xN 的系数之和,因此不妨转化为 [xN]f51−x ,这是因为 11−x 的展开式就是 1+x+x2+⋯ ,于是本题就转化为了一个多项式的远点求值:
[xN]x5(1−x)16(1+x)5
由于 N 很大,该式仍然无法在规定时间内解出,但是这类由有理分式构成的多项式闭式,他的各项系数必然有线性递推公式,因此采用 Berlekamp Massey 算法暴力找到递推式,然后通过特征多项式线性递推求解(当然也可以矩阵快速幂),时间复杂度 O(k2+k2logN) ,其中 k 是递推数列的元素个数。